バイオサーファクタント。生産と応用

Dr. Ashish Vermaは、バイオサーファクタントの製造と応用について執筆しています。

という言葉があります。 界面活性剤 がブレンドされています。 サーフエース アクトイブ aジーnt.界面活性剤は通常、両親媒性の有機化合物で、疎水性基（「尾部」）と親水性基（「頭部」）の両方を含んでいる。そのため、有機溶媒にも水にも溶ける性質を持っている。界面活性剤という言葉は、1950年にアンタラ製品が作ったものである。

界面活性剤は、液-気相界面に吸着して水の表面張力を低下させる。また、液-液界面に吸着して油-水の界面張力を低下させます。また、多くの界面活性剤は、バルク溶液中で集合体を形成することができる。例えば、ベシクルやミセルのようなものです。界面活性剤がミセルを形成し始める濃度は、臨界ミセル濃度（CMC）と呼ばれる。ミセルが水中で形成されると、その尾部は油滴を包み込むコアを形成し、（イオン性／極性）頭部は水との接触を良好に保つ外殻を形成する。

Global surfactant demand increases day by day due to its large application in various sectors such as enhanced oil recovery, soil and aquifer remediation, foods, pharmaceuticals, 化粧品, herbicides, pesticides, leather industries, house hold, paint industries etc. Global surfactants market demand was 15.93 million tons in 2014 and is expected to reach 24.19 million tons by 2022, growing at a CAGR of 5.4% from 2015 to 2022.

バイオサーファクタントの生産

現在使用されているほとんどの合成界面活性剤は、化学的に次の原料から作られています。 石油.これらの化合物は通常、環境に対して毒性があり、分解時に有毒な化学物質を放出し、人間の皮膚にも毒性があり、副産物も環境に悪影響を及ぼす可能性がある。また、難分解性（生分解性がない）であるため、土壌の肥沃度に悪影響を与え、水域を汚染する可能性もある。このような欠点があるにもかかわらず、産業界と家庭の両方で、その使用量は世界的に日々増加している。

そこで登場するのが「バイオサーファクタント」です。バイオサーファクタントとは、生きた細胞が作り出す界面活性剤のこと。その性質や表面張力を低下させる能力は、使用する微生物（細菌、酵母、真菌）の種類や菌株、細胞の成長に必要な栄養基質によって異なる。

微生物由来の界面活性剤／バイオサーファクタントは、水混じりの基質や油性の基質で培養された微生物が産生する界面活性のある代謝物で、微生物の細胞表面に付着するか、培養液中に分泌される。 

微生物由来の界面活性剤は、多様な界面活性分子群を構成しており、糖脂質、リポペプチドやリポタンパク質、脂肪酸、中性脂質、リン脂質、高分子構造や粒子構造など、さまざまな化学構造で存在することが知られている。化学合成された界面活性剤に代わるものとして商業的に有望なのは、毒性が低く、生分解性が高く、したがって環境適合性が高いこと、より優れた発泡特性（鉱物処理に有用）、極端なpH、塩分、温度で安定した活性を持つことなどの特徴である。

バイオサーファクタントの活性は，表面張力や界面張力の変化，エマルションの安定化・不安定化，親水性-親油性バランス（HLB）などを測定することで知ることができる。空気/水、油/水の界面の表面張力は、テンシオメーターで簡単に測定できます。バイオサーファクタントは、化学合成された界面活性剤にはないユニークな特性を持っています。例えば、高い界面活性、環境への優しさ、低毒性、生分解性、生態学的受容性、優れた抗菌性、異なる温度、pH、塩分濃度レベルでも物理化学的特性を失わないことなどです。これらは、微生物を利用した石油回収（MEOR）、農業、食品、化粧品、医薬品などの分野で広く利用されています。今日、原油および石油製品は、土壌および海洋環境の炭化水素汚染物質の主な原因となっています。これらの汚染物質は水に溶けない性質を持っているため、環境から除去することは非常に困難です。微生物による炭化水素の生分解は、土壌や海洋環境から炭化水素を除去するための有望な方法の一つである。  

バイオサーファクタントの世界市場は、2020年までに23億880万米ドルに達すると予想されています。特にヨーロッパや北米では、バイオベースの製品を使用することを好む消費者が増えており、バイオサーファクタントの普及が進むと予想されます。世界のバイオサーファクタント市場は、2014年から2020年にかけて4.3%のCAGRで成長し、2020年には462キロトンに達すると予想されています（https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/biosurfactants-industry）。

バイオサーファクタントの最大の地域市場はヨーロッパで、2013年の消費量は178.9キロトンでした。北米は2013年にバイオサーファクタントの2番目の消費国で、そのシェアは4分の1を超えています。 

アジア太平洋地域は、2013年には比較的小さな市場でしたが、同地域のアプリケーション産業の成長により、予測期間中にかなりのシェアを獲得すると予想されます。インドや中国などの国々では、繊維、農業、パーソナルケアなどの産業が盛んに行われており、これらの産業が市場を拡大させると期待されています。 バイオサーファクタントの今後6年間の需要について. 

バイオサーファクタントの応用

しかし、バイオサーファクタントの応用は、産業レベルではまだ発展途上の段階にあります。バイオサーファクタントの産業への応用の開発は、主にバイオサーファクタントの高い生産収率と、特定の用途のための特定の特性を持つ高活性バイオサーファクタントの生産に焦点を当てています。バイオサーファクタントは、以下のような石油関連産業において重要な用途があります。

• Enhanced Oil Recoveryの略。
• 流出したオイルの洗浄。
• 油で汚染されたタンカーの清掃。
• 粘度コントロール
• オイルの乳化、そして
• スラッジからの原油の除去

バイオサーファクタントの幅広い用途を考慮すると、商業レベルでの生産を強化することが重要であり、また、多種多様な微生物が異なる化学構造や表面特性を持つバイオサーファクタントを生産することができる。微生物が水と混じり合わない基質上で生育しているときには、微生物が の2つの相で構成される不均質なシステムである。バイオサーファクタントは、炭化水素の乳化を促進して炭化水素汚染物質を可溶化し、微生物にとっての利用可能性を高め、その結果、この現象は水と混じり合わない炭素源での微生物の成長を可能にします。

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